一种通气治疗设备湿化控制系统和方法技术方案

本申请提供了一种通气治疗设备湿化控制系统和方法，包括通气治疗设备主体、呼吸湿化器、加热管路以及鼻氧管，其中：通气治疗设备主体包括风机和第一控制器；呼吸湿化器包括水罐、加热板、水罐进气口温度传感器、加热板温度传感器；其中，风机的出气口与水罐的进气口连接；水罐的出气口与加热管路的进气口连接；加热管路的出气口与鼻氧管的输入口连接；加热管路包括加热管路进气口温度传感器以及加热管路加热控制模块；第一控制器使得当前水罐中的水蒸汽与风机输入的空气混合后得到的第一混合气流的相对湿度为目标湿度。本申请保证了患者吸入的气流都是符合目标温度和目标湿度的混合气流，保证患者的舒适度。

A humidification control system and method of ventilation treatment equipment

【技术实现步骤摘要】
一种通气治疗设备湿化控制系统和方法
本申请涉及电子设备
，特别是涉及一种通气治疗设备湿化控制系统和方法。
技术介绍
高流量加温湿化器是能够将混合了氧气的高流量气体加湿后输送给患者的新型呼吸治疗设备。该设备可以根据患者的具体需求进行设定，输出相应流量的空气，或将来自外部的氧气与环境中的空气混合后，将其加温湿化到合适的温湿度，输送到患者的鼻腔。然而，湿化器在刚开始启动的一段时间内，由于用于湿化的水还未吸收足够的热量，也就无法马上蒸发足够的水蒸气。为了保证患者吸入体内的空气的湿度，在湿化器刚开始运行时，需要一段预热的时间，在加温湿化接近稳定工作状态时，才会提示患者佩戴。但是，在实际使用中，尤其是家用时，患者可能在超出合理环境条件下使用湿化器，导致患者很可能在预加热还未完成之前就已经佩戴上鼻氧管，导致患者吸入的空气湿度和温度都不合适，不仅不会起到治疗效果，还可能会导致患者的呼吸道受损。
技术实现思路
本申请提供一种湿化器气流控制系统，以解决上述问题。本申请第一方面提供了一种通气治疗设备湿化控制系统，一种通气治疗设备湿化控制系统，包括通气治疗设备主体、呼吸湿化器、加热管路以及鼻氧管，其中：所述通气治疗设备主体包括风机和第一控制器；所述呼吸湿化器包括水罐、加热板、水罐进气口温度传感器、加热板温度传感器；其中，所述风机的出气口与所述水罐的进气口连接；所述水罐的出气口与所述加热管路的进气口连接；所述加热管路的出气口与所述鼻氧管的输入口连接；所述水罐进气口温度传感器用于测量所述水罐的进气口的温度；所述加热板温度传感器用于测量所述加热板的温度；所述加热管路包括加热管路进气口温度传感器以及加热管路加热控制模块；其中，所述加热管路进气口温度传感器用于测量所述加热管路的进气口的温度；所述第一控制器用于接收环境空气温度和环境空气湿度、所述水罐进气口温度传感器的水罐气体温度、所述加热板温度传感器传输的加热板温度、用户设定的目标湿度和目标流量，以确定所述风机输入的空气流量，使得当前水罐中的水蒸汽与风机输入的空气混合后得到的第一混合气流的相对湿度为目标湿度；所述加热管路加热控制模块用于接收所述加热管路的进气口的第一混合气流的温度和出气口的第二混合气流的温度，以确定所述加热管路当前所需的加热功率，使得所述加热管路调整到当前所需的加热功率，进而使得经过所述加热管路传输至所述鼻氧管的水蒸汽与空气混合后的混合气流的温度保持在目标温度。进一步地，所述第一控制器包括蒸发速率分析模块、流量控制模块以及加温湿化控制模块，所述加温湿化控制模块用于根据目标流量、目标湿度、环境空气湿度以及环境空气温度，确定所述加热板的加热功率，并控制所述加热板按照所述加热功率工作；所述蒸发速率分析模块用于按照第一间隔时间，根据水罐气体温度和加热板温度，确定所述水罐中当前的水蒸发速率；所述流量控制模块用于根据当前的水蒸发速率调整所述风机输入的空气流量，使得水蒸汽与空气混合后的混合气流的相对湿度为目标湿度，直至所述水罐中的水蒸发速率保持稳定。进一步地，所述第一控制器根据目标流量、目标湿度、环境空气湿度以及环境空气温度，确定所述加热板的加热功率，具体包括：所述第一控制器根据目标流量、目标湿度、环境空气湿度以及环境空气温度，确定水蒸发总量；所述第一控制器根据水蒸发总量确定所述加热板的初始加热功率；所述第一控制器根据环境空气温度和所述加热板的温度，确定所述加热板的加热效率；所述第一控制器根据所述加热板的初始加热功率和所述加热板的加热效率，确定所述加热板的加热功率。进一步地，所述加热管路加热控制模块控制所述加热管路的加热功率的方式是：所述加热管路加热控制模块实时接收所述第一控制器发送的所述风机输入的空气流量；所述加热管路加热控制模块根据所述风机输入的空气流量、第一混合气流的温度、第二混合气流的温度以及用户设定的目标温度，确定所述加热管路的加热功率。进一步地，所述加热管路加热控制模块根据所述风机输入的空气流量、第一混合气流的温度、第二混合气流的温度以及用户设定的目标温度，确定所述加热管路的加热功率，具体包括：所述加热管路加热控制模块根据所述风机输入的空气流量、第一混合气流的温度、第二混合气流的温度以及用户设定的目标温度，确定所述加热管路的初始加热功率；所述加热管路加热控制模块接收所述第一控制器发送的环境空气温度，根据环境空气温度和第一混合气流的温度，确定所述加热管路的加热效率；所述加热管路加热控制模块根据所述加热管路的加热效率和所述加热管路的初始加热功率，确定所述加热管路的加热功率。进一步地，所述第一控制器包括第一判断模块，所述第一判断模块用于在所述水罐中的水蒸发速率保持稳定时，判断所述风机的当前的空气流量是否等于用户设定的目标流量；如果所述风机的当前的空气流量等于目标流量，所述第一控制器控制所述加热板按照当前加热功率持续工作，同时控制所述风机按照当前的空气流量持续工作。进一步地，所述第一控制器还包括第二判断模块，所述第二判断模块用于在所述风机的当前的空气流量小于目标流量时，判断所述加热板当前的加热功率是否是最大功率且已保持第二间隔时间，如果所述加热板当前的加热功率是最大功率且已保持第二间隔时间，所述第一控制器控制所述加热板按照当前加热功率持续工作，同时控制所述风机按照当前的空气流量持续工作。进一步地，如果所述第二判断模块确定所述加热板当前的加热功率不是最大功率，所述第一控制器重新确定所述加热板的加热功率，同时根据加热板以重新确定后的加热板的加热功率工作后所蒸发的水蒸发速率，调整所述风机输入的空气流量，直至所述水蒸发速率保持稳定，以向所述加热管路输入水蒸汽与空气混合后的混合气流，且混合气流的相对湿度为目标湿度。进一步地，所述系统还包括风机进气口温湿度传感器，所述风机进气口温湿度传感器用于测量所述风机的进气口处的温湿度，以得到所述环境空气温度和所述环境空气湿度。本申请第二方面提供了一种通气治疗设备湿化控制方法，一种通气治疗设备湿化控制方法，应用于通气治疗设备湿化控制系统，所述通气治疗设备湿化控制系统包括加热板、水罐、风机以及加热管路；所述方法包括：步骤S1，接收环境空气温度、环境空气湿度以及用户设定的目标温度和目标流量，并根据环境空气温度、环境空气湿度以及用户设定的目标温度和目标流量，确定所述加热板的加热功率，并控制所述加热板按照所述加热功率工作；步骤S2，确定所述水罐中当前的水蒸发速率；步骤S3，根据所述水罐中当前的水蒸发速率，确定所述风机输入的空气流量，使得当前水罐中的水蒸汽与风机输入的空气混合后得到的第一混合气流的相对湿度为目标湿度；步骤S4，按照第三间隔时间监控所述加热管路的进气口的第一混合气流的温度和所述加热管路的出气口的第二混合气流的温度；步骤S5，根据第一混合气流的温度和第二混合气流的温度，确定所述加热管路当前所需的加热功率，使得所述加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通气治疗设备湿化控制系统，其特征在于，包括通气治疗设备主体、呼吸湿化器、加热管路以及鼻氧管，其中：/n所述通气治疗设备主体包括风机和第一控制器；/n所述呼吸湿化器包括水罐、加热板、水罐进气口温度传感器、加热板温度传感器；其中，所述风机的出气口与所述水罐的进气口连接；所述水罐的出气口与所述加热管路的进气口连接；所述加热管路的出气口与所述鼻氧管的输入口连接；所述水罐进气口温度传感器用于测量所述水罐的进气口的温度；所述加热板温度传感器用于测量所述加热板的温度；/n所述加热管路包括加热管路进气口温度传感器以及加热管路加热控制模块；其中，所述加热管路进气口温度传感器用于测量所述加热管路的进气口的温度；/n所述第一控制器用于接收环境空气温度和环境空气湿度、所述水罐进气口温度传感器的水罐气体温度、所述加热板温度传感器传输的加热板温度、用户设定的目标湿度和目标流量，以确定所述风机输入的空气流量，使得当前水罐中的水蒸汽与风机输入的空气混合后得到的第一混合气流的相对湿度为目标湿度；/n所述加热管路加热控制模块用于接收所述加热管路的进气口的第一混合气流的温度和出气口的第二混合气流的温度，以确定所述加热管路当前所需的加热功率，使得所述加热管路调整到当前所需的加热功率，进而使得经过所述加热管路传输至所述鼻氧管的水蒸汽与空气混合后的混合气流的温度保持在目标温度。/n...

【技术特征摘要】
1.一种通气治疗设备湿化控制系统，其特征在于，包括通气治疗设备主体、呼吸湿化器、加热管路以及鼻氧管，其中：
所述通气治疗设备主体包括风机和第一控制器；
所述呼吸湿化器包括水罐、加热板、水罐进气口温度传感器、加热板温度传感器；其中，所述风机的出气口与所述水罐的进气口连接；所述水罐的出气口与所述加热管路的进气口连接；所述加热管路的出气口与所述鼻氧管的输入口连接；所述水罐进气口温度传感器用于测量所述水罐的进气口的温度；所述加热板温度传感器用于测量所述加热板的温度；
所述加热管路包括加热管路进气口温度传感器以及加热管路加热控制模块；其中，所述加热管路进气口温度传感器用于测量所述加热管路的进气口的温度；
所述第一控制器用于接收环境空气温度和环境空气湿度、所述水罐进气口温度传感器的水罐气体温度、所述加热板温度传感器传输的加热板温度、用户设定的目标湿度和目标流量，以确定所述风机输入的空气流量，使得当前水罐中的水蒸汽与风机输入的空气混合后得到的第一混合气流的相对湿度为目标湿度；
所述加热管路加热控制模块用于接收所述加热管路的进气口的第一混合气流的温度和出气口的第二混合气流的温度，以确定所述加热管路当前所需的加热功率，使得所述加热管路调整到当前所需的加热功率，进而使得经过所述加热管路传输至所述鼻氧管的水蒸汽与空气混合后的混合气流的温度保持在目标温度。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一控制器包括蒸发速率分析模块、流量控制模块以及加温湿化控制模块，所述加温湿化控制模块用于根据目标流量、目标湿度、环境空气湿度以及环境空气温度，确定所述加热板的加热功率，并控制所述加热板按照所述加热功率工作；
所述蒸发速率分析模块用于按照第一间隔时间，根据水罐气体温度和加热板温度，确定所述水罐中当前的水蒸发速率；
所述流量控制模块用于根据当前的水蒸发速率调整所述风机输入的空气流量，使得水蒸汽与空气混合后的混合气流的相对湿度为目标湿度，直至所述水罐中的水蒸发速率保持稳定。


3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一控制器根据目标流量、目标湿度、环境空气湿度以及环境空气温度，确定所述加热板的加热功率，具体包括：
所述第一控制器根据目标流量、目标湿度、环境空气湿度以及环境空气温度，确定水蒸发总量；
所述第一控制器根据水蒸发总量确定所述加热板的初始加热功率；
所述第一控制器根据环境空气温度和所述加热板的温度，确定所述加热板的加热效率；
所述第一控制器根据所述加热板的初始加热功率和所述加热板的加热效率，确定所述加热板的加热功率。


4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述加热管路加热控制模块控制所述加热管路的加热功率的方式是：
所述加热管路加热控制模块实时接收所述第一控制器发送的所述风机输入的空气流量；
所述加热管路加热控制模块根据所述风机输入的空气流量、第一混合气流的温度、第二混合气流的温度以及用户设定的目标温度，确定所述加热管路的加热功率。


5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述加热管路加热控制模块根据所述风机输入的空气流量、第一混合气流的温度、第二混合气流的温度以及用户设定的目标温度，确定所述加热管路的加热功率，具体包括：
所述加热管路加热控制模块根据所述风机输入的空气流量、第一混合气流的温度、第二混合气流的温度以及用户设定的目标温度，确定所述加热管路的初始加热功率；
所述加热管路加热控制模块接收所述第一控制器发送的环境空气温度，根据环境空气温度和第一混合气流的温度，确定所述加热管路的加热效率；
所述加热管路加热控制模块根据所述加热管路的加热效率和所述加热管路的初始加热功率，确定所述加热管路的加热功率。


6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一控制器包括第一判断模块，所述第一判断模块用于在所述水罐中的水蒸发速率保持稳定时，判断所述风机的当前的空气流量是否等于用户设定的目标流量；
如果所述风机的当前的空气流量等于目标流量，所述第一控制器控制所述加热板按照当前加热功率持续工作，同时控制所述风机按照当前的空气流量持续工作。


7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一控制器还包括第二判断模块，所述第二判断模块用于在所述风机的当前的空气流量小于目标流量时，判断所述加热板当前的加热功率是否是最大功率且已保持第二间隔时间，如果所述加热板当前的加热功率是最大功率且已保持第二间隔时间，所述第一控制器控制所述加热板按照...

【专利技术属性】
技术研发人员：遆尧，庄志，王青松，张安军，
申请(专利权)人：北京怡和嘉业医疗科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11